Vsi smo se mučili na strminah 20%, 25%, celo 30%. Toda kako strma bi morala biti cesta, preden se nanjo ne bi dalo povzpeti s kolesom?
Čudna stvar je naše strmoglavljenje. Običajno je slišati kolesarje, ki se hvalijo z osvajanjem alpskih sedlov, ki neusmiljeno vozijo proti nebu z nakloni 20 % v nekaj kilometrih ali konicami do 40 % v središču lasnice.
Toda ob upoštevanju, da 100-odstotni naklon omogoča samo naklon 45° – en meter navpično za en meter vodoravno – zagotovo ne bi bilo nemogoče voziti strmine, ki se približuje 100%. Ali bi?
Odločili smo se, da poiščemo strokovnjake, da bi ugotovili.
Najprej najprej. Ko rečemo "najbolj strm naklon", ne govorimo o tistih nenavadnih konicah v strmini ceste ali navpični ploščadi polcevi.
Upoštevamo lahko le vztrajen klanec, ki ga lahko cestni kolesar poskuša prevoziti razumno dolgo.
Nenavadno je, da moč ni omejevalni dejavnik pri premagovanju najstrmejših vzponov, pravi Rhett Allain, profesor fizike na univerzi Southeastern Louisiana in dolgoletni bloger za revijo Wired.
'Če vam ni mar za hitrost, se lahko povzpnete na kateri koli klanec z zelo malo moči, dokler je dovolj trenja,' pravi.
'Na primer, lahko dobite majhne motorčke za dvigovanje zelo težkega bremena, če uporabite dovolj škripcev.'
Če lahko na svojem kolesu ustvarite pravo prestavno razmerje, se lahko tudi z majhno izhodno močjo povzpnete na vsak klanec – v teoriji.
Realnost je drugačna. Prestavno razmerje, ki bi vam omogočalo vzpenjanje v noro strme klance, bi zahtevalo, da bi noro vrteli z nogami, medtem ko bi samo plazili naprej. Kmalu bi se prevrnil.
Allain kot hitrost hoje določi najmanjšo hitrost, s katero bi se želeli spopasti pri vzponu, ali približno dva metra na sekundo. Po svojih izračunih (ki so malo preveč zapleteni, da bi o njih razpravljali tukaj) je največji naklon za moč 422 vatov pri hitrosti 2 m/s (4,5 mph) določil kot 40%.
Torej je 40 % morda tam, kjer se človeška moč najde v klancu – čez to lahko tudi hodite. Toda za tiste med nami, ki jih manj zanima praktičnost in bolj zanima dokazovanje, da nas ne more premagati strmina, mora biti možno preplezati naklon, večji od 40 %, če smo pripravljeni iti dovolj počasi.
Zanima nas, pod kakšnim kotom nam bodo zakoni fizike preprečili plezanje ne glede na našo moč ali prestavno razmerje.
Uravnoteženje prioritet
Če bi se vozili po hribu, ki postaja vse bolj strm, mora priti točka, ko bi se preprosto prevrnili nazaj.
'Če vzamete kolo kot tri točke, središče mase in dve kontaktni točki [kolesa], se bo kolo prevrnilo, če navpična os središča mase preseže eno od teh dveh točk, « pravi Allain.
Keith Bontrager, pionir v vlogi težišča [CG] pri prileganju kolesa, pojasnjuje: "Ni preprosto najti voznikovega CG z mehanskimi sredstvi."
Vendar postavi CG kolesarja plezalca na linijo '2-3 cm za vretenom pedala pri položaju pedala ob deveti uri'.
Po naših lastnih (dokaj neznanstvenih) izračunih računamo, da bi imel povprečen kolesar, ki normalno sedi, CG približno 58 cm pred in 120 cm nad točko, kjer se zadnje kolo dotika ceste.
Da bi določili točko, na kateri bi kolesar padel nazaj, moramo narediti malo trigonometrije. (Če vas zanima: kot naklona=90 – (Tan-1 (višina CG ÷ zadnje kolo do vodoravnega CG).
Iz tega dobimo odgovor o prelomni točki 25,8° ali 48%. Torej, absolutno najstrmejši naklon je pičlih 48 %. Ali pa je?
Ko kot postane strm, je malo verjetno, da boste sedeli »normalno«. Bontrager trdi: »Jezdec prepreči prevračanje tako, da se na zelo strmih vzponih nagne naprej. To je običajno za gorske kolesarje.’
Torej smo preračunali na podlagi kolesarja, ki je bil čim bolj iztegnjen čez palice, in našli smo nov največji naklon 41° ali 86,9%.
Seveda, če se nagnete tako daleč naprej na klancu, bo zadnja pnevmatika izgubila nekaj oprijema, kar lahko povzroči zaskrbljujoče drsenje kolesa po pobočju navzdol. Kar nas pripelje do glavne omejitve pri našem iskanju strmine: oprijema.
Zdrs z drsenjem
Za premikanje na kolesu potrebujete trenje, ki nasprotuje gibanju pnevmatike. Ko se naklon poveča, se trenje zmanjša, saj gravitacija obe površini potiska skupaj manj intenzivno. C
hristian Wurmbäck, produktni vodja pri Continentalu, pravi: "Rekel bi, da bo oprijem pnevmatike prva stvar, ki bo padla na zelo strmem klancu."
Toda najti točno prelomno točko je težavno. Za začetek moramo poznati koeficient trenja pnevmatike – v bistvu, kako lepljiva je.
Tega ni enostavno ugotoviti, kot pojasnjuje Wurmbäck: »Ne morete reči. Od podlage je odvisno, ali je mokra ali suha. Ideja, da obstaja ena številka, ki daje teoretični oprijem za vse pogoje – v resnici ne obstaja.’
Torej, čeprav je resničnost morda bolj zapletena, se ocene za koeficient trenja za čisto gumo na asf altu razlikujejo od 0,3 na mokrem betonu do 0,9.
Izračun profesorja Allaina, ki temelji na ocenjenem koeficientu trenja 0,8 (ki ga opisuje kot "optimističnega"), postavlja največji kot, ki bi ga prenesla oprijem pnevmatike, 38,7° ali približno 80%.
Izguba oprijema
Pri 80 % je oprijem pnevmatik že prva točka napake, vendar je to še vedno lahko precenjena možna strmina. Koeficient 0,8 se opira na idejo o popolnoma gumijasti pnevmatiki, ki je redka.
Wurmbäck pravi: »Želimo, da je pnevmatika trša in dolgotrajnejša od čiste gume. Če imate super trdo pnevmatiko, se tudi ne oprime ceste.’
Še več, nakloni z več kot 30 % pogosto zahtevajo betonsko tlakovanje namesto asf alta, za katerega so ocene koeficienta trenja z gumo med gibanjem bližje 0,6.
Če to številko vrnemo v Allainovo enačbo, lahko oprijem ne uspe pri 60 %. To je ne da bi se spuščali v zapletenost porazdelitve teže med kolesi glede na radikalen položaj vzpenjanja, ki ga mora voznik sprejeti.
Wurmbäck pravi: »Obstajajo načini za drastično povečanje trenja – na primer nanos lepila na površino. Toda bolj praktično gledano, želite toplo pnevmatiko in toplo površino na vroč dan, z manjšo napolnjenostjo pnevmatike s široko pnevmatiko.’
Poleg koeficienta je treba upoštevati tudi površino, ki jo ustvari profil pnevmatike. Verjetno pa bi potrebovali še nekaj strani, da bi celo opraskali površino te.
Torej več nihajočih dejavnikov igra vlogo pri omejevanju strmine najbolj vrtoglavega kolesarskega vzpona. Če pa bi vam vaša oprema, moč in radikalen položaj pri plezanju omogočali, da greste severno od 60-odstotnega naklona, lahko verjetno pričakujete, da vas bo oprijem pustil na cedilu vsako sekundo.
Razen če imate pri roki posodo z lepilom.
